一种基于低应力夹持的红外透镜精密定心装置及定心方法与流程

本发明涉及一种红外透镜精密定心装置及定心方法，特别是一种基于低应力夹持的红外透镜精密定心装置及定心方法。

背景技术：

应用于航天遥感领域的红外透射式光学系统具有光学元件多，分离变量多，结构复杂，成像质量要求接近衍射极限的特点，对光学装调有着苛刻的要求。传统的透射式光学系统装调一般采用直装定心法，即在双光路定心仪上依次将各光学透镜的偏心和倾斜调整到预设置公差范围之内。但此类方法装调时，由于已装透镜的遮挡，无法观察后装透镜的下表面球心像，因而会引起后装透镜的装调误差，尤其对于小口径比光学透镜，镜片的微量平移和倾斜会造成球心的大量偏移，装调精度随机性很大，质量和效率很难保证。同时，由于大部分弹载光学系统透镜选用的红外材料硬度较低，在装调过程中使用的顶丝调心方式极易产生过大的集中应力，造成透镜崩边，导致透镜的报废或光学系统性能的下降。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种基于低应力夹持的红外透镜精密定心装置及定心方法，解决了使用双光路定心仪装调红外光学系统过程中后装透镜下表面球心被遮挡和夹持过程透镜易崩边的问题。

一种基于低应力夹持的红外透镜精密定心装置，包括：二维旋转机构、三维平移机构、悬臂机构，还包括：定位转换透镜和微应力夹持定位装置。

其中微应力夹持定位装置包括吸盘和支架，其中支架为中空的圆柱状结构，支架中心圆孔内具有环形安装台。吸盘为圆形且同轴粘接在支架底端。其中定位转换透镜粘接在支架中心圆孔内的环形安装台上。

二维旋转机构为能够在相互垂直的两个方向上做平移的旋转机构。三维调整机构为能够在空间三个垂直方向做移动的调整机构。悬臂机构为带有旋转关节的悬臂。

二维旋转机构与微应力夹持定位装置固定在一起并位于微应力夹持定位装置的正上方，三维平移机构通过悬臂机构与二维旋转机构固定连接。

更优的，其中定位转换透镜上下表面球心点距离取尽可能大的值。

一种基于低应力夹持的红外透镜精密定心方法的具体步骤为：

第一步待装透镜标定

将待装透镜预装在镜筒中，并在双光路定心仪转台上观察待装透镜上下表面球心像，调整定心仪转台的平移和倾斜，使待装透镜光轴与定心仪转台回转轴同轴。

第二步定位转换透镜标定

将整个精密定心装置放入双光路定心仪上光路，使用定心仪上光路观察定位转换透镜上下球心像，通过二维旋转机构和三维调整机构调整定位转换透镜光轴与定心仪转台回转轴同轴。

第三步微应力夹持吸附

通过三维调整机构调整整个精密定心装置下移，使吸盘吸附在待装透镜上表面。

第四步偏心量标定

通过定心仪上光路观察定位转换镜的上下球心点相对回转轴的偏心量a并记录。设定位转换透镜上下表面球心点为d1、d2，待装透镜上下表面球心点为t1、t2，待装透镜精度要求为：装调后偏心量小于等于b，则通过下式计算定位转换透镜的偏心量装调精度最大值为：

c＝(d2‐d1)*(sin(arcsin(a/(t2‐t1))+arcsin(b/(d2‐d1))))

第五步待装透镜调整

将吸附有待装透镜的精密定心装置移出镜筒，完成其他镜片安装后，再将其移入镜筒内的相应位置。通过定心仪上光路观察定位转换透镜上下表面球心像，通过二维旋转机构和三维调整机构使定位转换透镜两球心点偏心量小于等于c。

第六步待装透镜固定

将待装透镜固定在镜筒内，取下吸盘，装调完毕。

本发明装置能够克服直筒形光学系统装调过程中中间透镜下表面遮挡带来的装调误差，提升装调精度。

附图说明

图1一种基于低应力夹持的红外透镜精密定心装置的结构图；

图2一种基于低应力夹持的红外透镜精密定心装置的微应力夹持定位装置的结构图。

1.二维旋转机构2.三维平移机构3.悬臂机构4.定位转换透镜5.微应力夹持定位装置6.支架7.吸盘

具体实施方式

实施例1

一种基于低应力夹持的红外透镜精密定心装置，包括：二维旋转机构1、三维平移机构2、悬臂机构3，还包括：定位转换透镜4和微应力夹持定位装置5。

其中微应力夹持定位装置5包括吸盘7和支架6，其中支架6为中空的圆柱状结构，支架6中心圆孔内具有环形安装台。吸盘7为圆形且同轴粘接在支架6底端。其中定位转换透镜4粘接在支架6中心圆孔内的环形安装台上。

二维旋转机构1为能够在相互垂直的两个方向上做平移的旋转机构。三维调整机构为能够在空间三个垂直方向做移动的调整机构。悬臂机构3为带有旋转关节的悬臂。

二维旋转机构1与微应力夹持定位装置5固定在一起并位于微应力夹持定位装置5的正上方，三维平移机构2通过悬臂机构3与二维旋转机构1固定连接。

其中定位转换透镜4上下表面球心点距离取尽可能大的值。

实施例2

一种基于低应力夹持的红外透镜精密定心方法的具体步骤为：

第一步待装透镜标定

将待装透镜预装在镜筒中，并在双光路定心仪转台上观察待装透镜上下表面球心像，调整定心仪转台的平移和倾斜，使待装透镜光轴与定心仪转台回转轴同轴。

第二步定位转换透镜4标定

将整个精密定心装置放入双光路定心仪上光路，使用定心仪上光路观察定位转换透镜4上下球心像，通过二维旋转机构1和三维调整机构调整定位转换透镜4光轴与定心仪转台回转轴同轴。

第三步微应力夹持吸附

通过三维调整机构调整整个精密定心装置下移，使吸盘7吸附在待装透镜上表面。

第四步偏心量标定

通过定心仪上光路观察定位转换镜的上下球心点相对回转轴的偏心量a并记录。设定位转换透镜4上下表面球心点为d1、d2，待装透镜上下表面球心点为t1、t2，待装透镜精度要求为：装调后偏心量小于等于b，则通过下式计算定位转换透镜4的偏心量装调精度最大值为：

c＝(d2‐d1)*(sin(arcsin(a/(t2‐t1))+arcsin(b/(d2‐d1))))

第五步待装透镜调整

将吸附有待装透镜的精密定心装置移出镜筒，完成其他镜片安装后，再将其移入镜筒内的相应位置。通过定心仪上光路观察定位转换透镜4上下表面球心像，通过二维旋转机构1和三维调整机构使定位转换透镜4两球心点偏心量小于等于c。

第六步待装透镜固定

将待装透镜固定在镜筒内，取下吸盘7，装调完毕。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于低应力夹持的红外透镜精密定心装置及定心方法，本发明装置包括：二维旋转机构(1)、三维平移机构(2)、悬臂机构(3)、定位转换透镜(4)和微应力夹持定位装置(5)，其中微应力夹持定位装置(5)包括吸盘(7)和支架(6)，二维旋转机构(1)与微应力夹持定位装置(5)固定在一起并位于微应力夹持定位装置(5)的正上方，三维平移机构(2)通过悬臂机构(3)与二维旋转机构(1)固定连接，定位转换透镜(4)粘接在支架(6)中心圆孔内的环形安装台上。本发明装置解决了使用双光路定心仪装调红外光学系统过程中后装透镜定位不准、光学材料夹持易碎等实际问题，实现了红外光学系统的高精度、高效率装调。

技术研发人员：白静;邓准;程军梅;那佳;曹成真;卢治兵
受保护的技术使用者：北京遥感设备研究所
技术研发日：2017.12.20
技术公布日：2018.05.01